Een team van wetenschappers gebruikte een innovatieve techniek genaamd ‘kwantumcompressie’ om significante gevolgen te hebben
Het vinden van dit veelbelovende deeltje is echter allesis als het zoeken naar een kwantumnaald in een grote hooiberg. En toch is in dit proces snelle vooruitgang mogelijk. Onderzoekers van een project genaamd Haloscope van Yale Sensitive To Axion Cold Dark Matter (HAYSTAC) melden dat ze hun jachtefficiëntie hebben verbeterd door een fundamentele hindernis te overwinnen die wordt opgelegd door de wetten van de thermodynamica. Het team van wetenschappers omvat wetenschappers van de Universiteit van Colorado in Boulder en het National Institute of Standards and Technology (NIST).
HAYSTAC - een sensor ontworpen voor zoekopdrachtenaxionische donkere materie. Het is ontwikkeld door wetenschappers van de Yale University en is bedoeld om de zoektocht naar deeltjes van ongrijpbare donkere materie te beperken, die mogelijk meer dan 80% van de totale hoeveelheid materie in het universum uitmaken. En het meest interessante in dit geval is dat de HAYSTAC-detector is ontworpen om te zoeken naar donkere materie in de vorm van axions, subatomaire deeltjes die nu alleen in theorie bestaan en waarnaar wordt gezocht in verschillende experimenten, waaronder de Axion Dark Matter Experimentis .
Door de nieuwe aanpak kunnen onderzoekers beterom de ongelooflijk zwakke signalen van mogelijke axions te scheiden van willekeurige ruis die in de natuur bestaat op extreem kleine schalen, ook wel kwantumfluctuaties genoemd. Volgens co-auteur Konrad Lehnert, een NIST-onderzoeker bij JILA, zijn de kansen van het team om de axion de komende jaren te vinden nog steeds ongeveer gelijk aan het winnen van de loterij. Maar die kansen worden alleen maar groter.
Daniel Palken, co-auteur van het nieuwe artikel, legde uit:dat wat het axion zo moeilijk te vinden maakt, het een ideale kandidaat maakt voor donkere materie - het is licht, draagt geen elektrische lading en heeft bijna nooit interactie met normale materie.
Enkele van de grootste obstakels waarmeewetenschappers botsen, zijn de wetten van de kwantummechanica, namelijk het Heisenberg-onzekerheidsprincipe. Het beperkt de nauwkeurigheid van wetenschappers in hun deeltjeswaarnemingen. In dit geval kan het team niet nauwkeurig twee verschillende eigenschappen van het door de axionen geproduceerde licht tegelijkertijd nauwkeurig meten.
Het HAYSTAC-team slaagde er echter in om deze te omzeilenonveranderlijke wetten. Het komt allemaal neer op het gebruik van een instrument dat de parametrische versterker van Josephson wordt genoemd. Wetenschappers van JILA hebben een manier ontwikkeld om deze kleine apparaten te gebruiken om het licht dat ze van het HAYSTAC-experiment hebben ontvangen, te "persen". Natuurkundigen hoeven niet beide eigenschappen van inkomende lichtgolven nauwkeurig te bepalen - slechts één ervan. Compressie maakt hier gebruik van door meetonzekerheden te verschuiven van de ene naar de andere.
Om deze methode te testen, hebben de onderzoekers uitgevoerdeen proefrit aan de Yale University om een deeltje in een bepaald massabereik te vinden. Volgens wetenschappers hebben ze het niet gevonden, maar het experiment duurde de helft van de tijd dan normaal.
Lees verder
Sporen van raketbrandstof werden gevonden op Saturnusmaan Rhea. Waar komt het vandaan?
De grootste ijsberg ter wereld stortte in, fragmenten snelden naar het noorden. Is het gevaarlijk?
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen
Onderzoeksinstituut in Boulder, Colorado